NeoFronteras

Polémica sobre virus gigantes

Área: Biología — domingo, 9 de abril de 2017

El hallazgo de un nuevo virus gigante cuestiona la hipótesis del cuarto dominio de la vida.

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Los virus siempre han sido una cosa un tanto rara. No encajan en la idea que tenemos de lo que es vivo, entre otras cosas porque necesitan de células de otros organismos para reproducirse. Tampoco sabemos cómo surgieron.

La situación empeoró cuando a partir de 2003 empezaron a descubrirse virus gigantes. Estos Mimivirus no sólo tenían un tamaño considerable, sino que, además, tenían 1018 genes, casi como una bacteria.

La inmensa mayoría de los virus son mucho más pequeños de las células y contienen muy pocos genes, básicamente los mínimos necesarios para replicarse y subyugar la maquinaria celular. Así, por ejemplo, algunos virus de aves y cerdos tienen sólo dos genes. Por otro lado, la bacteria Escherichia coli, muy usada como modelo de laboratorio, tiene cerca de 4400 genes.

Los Mimivirus miden unos 400 nanómetros de largo, o lo que es lo mismo, la mitad que una bacteria E. coli. Son los suficientemente grandes como para que se pueden ver con microscopio óptico. Algunos tienen más de 2500 genes, más que algunas bacterias. Además, poseen ADN que codifica las moléculas que traducen mensajes de ARN a proteínas, cuando normalmente los virus obligan a la célula que infectan a producir estas proteínas. Lo más sorprendente es que del 50 al 90 por ciento de los genes de los virus gigantes no se encuentran en ningún otro sitio y muchos ni siquiera están en otros virus gigantes.

A lo largo de estos últimos años se han ido descubriendo más casos de virus gigantes, algunos con un tamaño de una micra (1000 nm). En NeoFronteras hemos cubierto algunos de esos casos.

A raíz del descubrimiento de los virus gigantes, algunos científicos plantearon la revisión del árbol filogenético de la vida. Además de los tres dominios conocidos de bacterias, arqueas y eucariotas, propusieron que debía de haber habido otro dominio ya extinto del cual sólo quedarían los virus gigantes. Los precursores de estos virus sería microorganismos unicelulares que fueron simplificándose y perdiendo genes debido al parasitismo que ejercían.

Sin embargo, no todo el mundo estaba de acuerdo con esa seductora idea. Según otros investigadores, no habría necesidad para un cuarto dominio, pues los virus gigantes parecían pertenecer a un grupo de virus que también incluye a pequeños virus. Así que es muy posible que los virus gigantes evolucionaron a lo largo de millones de años a partir de virus pequeños incorporando más y más ADN de las células que invadían hasta hacerse así de masivos. Esto cambiaría nuestra noción de lo que son los virus, pero no habría que reescribir la historia de la vida como en el caso anterior.

La cuestión se podría resolver comparando los genomas secuenciados de estos virus y los de la célula eucariota que infecten. Pero, hasta ahora, los Mimivirus contenían muy pocos genes eucariotas para realizar un análisis estadístico fiable que pudiera determinar la relación evolutiva entre ambos. La dificultad está en que el genoma de los virus muta muy rápido.

Así estaban las cosas hasta que se ha hallado un nuevo virus en la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Klosterneuburg, en el este de Austria. El virus gigante que han encontrado allí ha agitado la controversia sobre este asunto. Al parecer, su ADN parece apoyar la hipótesis de que estos virus ha crecido con el tiempo y que no son los descendientes de un cuarto dominio de la vida.

“Encuentro el trabajo convincente. Basándose en los datos disponible ahora, yo no pondría mi dinero en la hipótesis del cuarto dominio”, ha dicho Matthias Fischer, del Instituto Max Planck para la Investigación Médica de Heidelberg y no involucrado en este nuevo resultado.

Frederik Schulz (Department of Energy Joint Genome Institute) y sus colaboradores no pretendían poner a prueba esta hipótesis cuando colaboraron con científicos austriacos para investigar la microbiología de la planta de tratamiento residuales mencionada, sólo trataban de saber más sobre la microbiología del lugar y buscar bacterias que convirtieran compuestos amoniacales en nitratos.

Para ello, en lugar de identificar y aislar nuevos organismos, usaron una técnica metagenómica en la que se secuencia todo el ADN mezclado que hay en las muestras y luego se identifican los indicadores genéticos de nuevos organismos. De este modo, encontraron ciertas secuencias de un virus gigante al que denominaron Klosneuvirus. A partir de muestras de otras localizaciones lograron secuencias el genoma de tres de estos virus. Al comparar los genomas de este nuevo virus con los de otros virus gigantes colocaron a Klosneuvirus dentro de la familia de los Mimivirus.

Resultó que los genomas de este nuevo tipo de virus eran más parecidos al de las células que el de otros virus gigantes. Así, por ejemplo, las enzimas que son usadas por las células vivas para unir aminoácidos entre sí y de este modo formar proteínas son las mismas que estaban codificadas en estos genomas. La ventaja de Klosneuvirus era que podía hacer de eslabón perdido al contener todas estas enzimas. Así que estos genomas proporcionaron la oportunidad de comprobar si los Klosneuvirus, y en consecuencia los Mimivirus, descendían o no del cuarto dominio propuesto o si su ADN era robado de las células eucariotas.

La comparación de secuencias de genes indicó que estos virus gigantes habían tomado poco a poco los genes que codificaban sus enzimas de las células a las que infectaban. En total, hasta 700 genes de Klosneuvirus parecen tener un origen celular y están presentes en los protistas como amebas y ciliados. Por tanto, no había tal cuarto dominio.

Sin embargo, el microbiólogo Didier Raoult (Universidad Aix-Marsella), que fue el codescubridor del primer virus gigante, dice que basarse sólo en estas enzimas para decir que no existe ese cuarto dominio no es un fundamento sólido. Jean-Michel Claverie (Universidad Aix-Marsella) añade que los autores del estudio hallan partículas de virus muy grandes en las muestras, pero que no demuestran que los genomas que identifican pertenecen a esas partículas víricas. No hay virus que hayan sido aislados y analizados en este caso. Además, dice que el método usado puede haber producir una mezcla genética quimérica de varios genomas de distintos organismos.

También podría suceder que Mimivirus y Klosneuvirus se originaran de distinto modo y que ambas posturas fueran correctas. Para ello habrá que esperar a que salgan más estudios al respecto. De entrada, no parece que los Klosneuvirus infecten el mismo tipo de amebas que infectan los Mimivirus.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5470

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Virus en el árbol de la vida.
Virus de tamaño bacteriano.
Virus congelado vuelve a infectar.
¿Son los virus entidades vivas?
Foto: F. Schulz y colaboradores.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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13 Comentarios

  1. bpico:

    Nunca he entendido porqué los virus no son considerados parte de los seres vivos. Si se postula que un ser vivo es aquella entidad que se puede reproducir, autónomamente o recurriendo a otro tipo de estrategia, asunto resuelto: los virus SON SERES VIVOS . Ssaludos vitales y virales.

  2. Fernando:

    Sorprendente, recuerdo que desde que estuve en primaria me han dicho que los virus no son seres vivos, sin embargo el que estos estudios apunten a algo que podría indicar lo contrario me hace sentir un poco (bastante) emocionado.
    Es intrigante vivir en una época donde se descubren cosas tan excitantes día a día, así que agradezco estar vivo en ésta época.

  3. Tomás:

    Pienso que la consideración o no de si los virus son seres vivos proviene de una definición previa de las condiciones que debe cumplir un ser vivo. Creo que esto se pensó cuando los virus aún no eran conocidos, pero no estoy seguro. De todas formas, mucho tiene que ver con la autopoiesis o con una suma de propiedades. En resumen, en ambos casos, una convención. A mí me parece que habrían de ser considerados como seres vivos, máxime cuando, algunos consideran que pudieron ser los primeros “gérmenes” de los seres vivos.

  4. Miguel Ángel:

    Aquí, Neo expuso los requisitos para definir a un ser vivo:

    http://neofronteras.com/especiales/?p=210

    Para incluir a los virus habría que prescindir del criterio termodinámico, de la capacidad de adaptación y autorreparación y quedarnos solamente con el criterio que señala “bpico”. Pero entonces también habría que considerar seres vivos a los plásmidos, a los priones y a las ribozimas.

    Me parece desacertada la clasificación en 4 dominios que proponen. Da la impresión de que hablamos de A, B, C y D. como si estuviesen situados en el mismo plano temporal: pero, mientras consideramos que los 3 dominios clásicos procederían en última instancia de un LUCA común, proponen el cuarto dominio estaría constituído por virus gigantes que serían eucariotas que se habría ido simplificando. O sea, que procederían de un dominio ya existente.

  5. Tomás:

    Muy importante tu aportación, querido Miguel. He vuelto a leer el artículo de “especiales” y también el que indicas el tu comentario, el único que se produjo. La definición de Neo es magistral, como suele ser cualquier tema en el que se involucra. Ante esa capacidad de definir y la tuya de juzgar solo me resta decir amén, incluso a pesar de que sea una convención, que lo es, pero tan convincente que resulta -diría- irrebatible. He gozado mucho repasando todos los comentarios. Parece como si tuviera razón Jorge Manrique: “… todo tiempo pasado fue mejor…”. ¿Será que lo que he leído tenía gran participación de Neo y de ti?
    Abrazos de procesión para todos. Y ahora que se me ocurre, ¿por qué las procesiones religiosas en esta época del año no hacen como las orugas procesionarias y enlazan proa y popa hasta que se cansen costaleros y demás penitentes, fieles, afliccionados y turistas? Sería digno se proclamarse “bien irredento de la humanidad”, título recién inventado por mí.
    Pues eso.

  6. bpico:

    Replico al 4 completando mi 1: Un ser vivo es aquella entidad que se puede reproducir , autónomamente o mediante otras estrategias, utilizando sus propios genes.

  7. Tomás:

    No te lo niego “bpico”. Sería otra convención que incluiría a otras formas. Por ejemplo se podría llamar a una “ser vivo en sentido estricto” y a otra, la tuya, “ser vivo en sentido extenso”. Cuando te digo esto, piensa que yo también soy partidario de considerar vivos a los virus, pero es indudable que su biología está más restringida, por decirlo de alguna manera. También habría que resaltar las diferencias entre estos, los priones, etc, como apunta Miguel Ángel.
    Un abrazo.

  8. JavierL:

    ¿Y si inventamos un nuevo término para ellos? Algo como “cuasi vivos” siguiendo la misma tónica de pluton

  9. Tomás:

    No me parece mal, pero ya que le hemos de echar imaginación al asunto, pongámosle un poco de humor: yo propongo “vivales”. Esos más gordos que se han descubierto habrían infectado a los políticos esos del autobús (idea magnífica para reconocer fácilmente a los que pertenecen a la granja. Deberían salir en la tele y que su imagen fuese de uso público).
    Me callo que me voy del tema.
    Chao.

  10. Dr. Thriller:

    Es que el problema está en la definición de “ser vivo”, que aunque parezca que no, también es muy antropocéntrica. Sabemos de sobra que ningún individuo puede “ejercer” de ser vivo desconectado por completo de la especie a la que pertenece (a mayor plazo o menor plazo), y desde luego, absolutamente ninguno fuera del ecosistema como un todo. Eso de colonizar otros planetas con especies seleccionadas tengo para mí que podría terminar como un desastre monumental (ríase usted de roedores y felinos descontrolados en ecosistemas ajenos), a fin de cuentas son máquinas de von Neumann sacadas de quicio.

    Con otras palabras, si soltamos bacterias “terraformizadoras” en alguna parte, lo más probable es que se salga todo de madre y el resultado no es que vaya a quedar lejísimos de lo pretendido, es que tendrían que crear su propio sistema equilibrado -su propio ecosistema como un todo-, y no sé hasta qué punto una punta concreta de una rama concreta de un tronco concreto de la evolución tiene capacidad de generar todas las piezas del mecanismo. Por supuesto, en una carrera contra reloj entre o te estabilizas o te autoextingues. Porque esto sería, la palabra clave, artificial.

    ¿Y essto viene a cuento de? Pues que los virus tienen un papel muy todavía por aclarar, en medio de toda esta maquinaria que aún estamos muy verdes de entender en toda su complejidad. Entendámonos, las reglas ya las conocemos, es como saber las reglas del ajedrez, las aprende uno en pocos minutos, si es que hace falta tanto, las consecuencias lleva más tiempo.

    ¿Seres vivos? Pues claro. Todo el que tiene papel en el reparto es actor.

  11. Miguel Ángel:

    Me está haciendo meditar lo que comentas acerca de terraformar con microorganismos, amigo Dr. Thriller. Lo podríamos someter a experimentación en compartimentos previamente esterilizados (creo recordar que ya propusiste algo así con anterioridad), aunque suponemos que el camino que tomará la evolución cuando los pongamos en otro planeta, nunca coincidirá exactamente.
    Pero una cosa es que no coincida y otra que en ese “salirse de madre” quepa cualquier posibilidad, porque la evolución también está sometida a restricciones. Y, en este caso, habría que sumar las restricciones que impogamos nosotros, por ejemplo, al elegir la muestra de microorganismos.
    Si queremos terraformar, no nos queda otra que empezar enviando organismos autótrofos que realicen la fotosíntesis. Y tampoco tendría sentido introducir microorganismos aerobios hasta que los fotosintéticos hayan generado oxígeno suficiente.
    Lo anterior limita las posibilidades: el ecosistema se formará o no, pero si se forma, la base tiene que estar constituida obligatoriamente por esos microorganismos fotosintéticos y los otros ocuparán otros nichos, pero no superarán en número a los fostosintéticos.
    Del mismo modo, si planteamos un ecosistema con oxígeno y ponemos aerobios y anaerobios, los aerobios serán más abundantes al ser su metabolismo más rápìdo y eficaz. Los anaerobios quedarán relegados a nichos desprovistos de oxígneo donde eviten la competancia con los que respiran oxígeno.

    Por otra parte, si no matizas un poco más lo de considerar ser vivo a todo lo que forma parte del reparto, ahí sí que entiendo que cabe todo: cualquier proteína, los fosfolípidos de la membrana, incluso el agua y el sodio. Como la visión budista, que considera que todo el Universo está vivo.

    Otro abracete.

  12. Dr. Thriller:

    Bueno, la versión budista como que no. Se supone que hablamos de las piezas del sistema que tienen capacidad de crear réplicas de sí mismas, por eso siempre hago referencia a máquinas de von Neumann. Una membrana no tiene esa capacidad, pero macroproteínas sí la tienen aunque en este estadio actual parece que es el algo que el propio sistema tiene firmemente “regulado” (dentro de sus márgenes). Si hablamos de ácidos nucleicos, no hemos detectado que existan y se repliquen completamente desnudos, todos tienen una estructura dedicada, bien dentro de una célula eucariota, bien en un cloroplasto o bien en virus. Lo que tendremos entonces es una especie de “interferencia” de sistemas dedicados a la replicación, o de usos comunes. En cierto modo intento decir que el nivel individuo y el nivel especie, y el nivel ecosistema-pequeño, no son fronteras discretas sino en cierta forma, continuas (porque hay numerosos subsistemas, unos son específicamente discretos pero otros no). Como ya señaló Neo, un prión podría caer en esta consideración, sólo que aquí el “problema” está en que las características replicables del prión estarían “codificadas” de una forma un poco más compleja de catalogar.
    Respecto a lo de terraformar, supongo que puedo simplificar mi idea a que una cosa es construir una obra de ingeniería donde la contingencia es razonablemente controlable, hasta cierto punto, y otra muy distinta embarcarse en sistemas físicos que probablemente por definición son.incontrolables (en el sentido del propósito humano). Supongo que siempre queda la opción de plantar mil y cosechar media docena, pero el resto puede plantear problemas suficientes para afectar la relación coste-beneficio. A fin de cuentas, el universo es amoral, pero nosotros sí tenemos que pagar un impuesto a eso. Y por cierto, alguna razón debe haber, pero esto último es un tema al que no vamos a poder meter mano hasta que sepamos algo más de la consciencia.

  13. Tomás:

    Dices, Miguel amigo, “compartimentos previamente esterilizados”, pero supongo que el medio fundamental habría de ser agua y, bajo ella, diversos sustratos a experimentar.
    Un abrazo flojito.

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